EP2470761B1 - Gaskühler für einen verbrennungsmotor - Google Patents

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EP2470761B1
EP2470761B1 EP10740631.6A EP10740631A EP2470761B1 EP 2470761 B1 EP2470761 B1 EP 2470761B1 EP 10740631 A EP10740631 A EP 10740631A EP 2470761 B1 EP2470761 B1 EP 2470761B1
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EP
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charge air
heat exchanger
cooler according
air cooler
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EP10740631.6A
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EP2470761A1 (de
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Franco Ghiani
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Mahle Behr GmbH and Co KG
Original Assignee
Mahle Behr GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP2470761A1 publication Critical patent/EP2470761A1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F28D7/1684—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation the conduits having a non-circular cross-section
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02B29/045—Constructional details of the heat exchangers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation, materials, or manufacturing and assembly
    • F02B29/0462—Liquid cooled heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/29—Constructional details of the coolers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation or materials
    • F02M26/32—Liquid-cooled heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/001—Casings in the form of plate-like arrangements; Frames enclosing a heat exchange core
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2280/00—Mounting arrangements; Arrangements for facilitating assembling or disassembling of heat exchanger parts
    • F28F2280/02—Removable elements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a gas cooler for an internal combustion engine, according to the preamble of claim 1.
  • indirect charge air coolers which comprise a coolant-flowed heat exchanger, which is inserted through an opening in a charge air duct.
  • the heat exchanger passes through the charge air duct and is flowed through by the charge air.
  • the EP 1 830 048 A1 discloses a charge air cooler according to the preamble of claim 1.
  • gas flow in the context of the invention is understood to mean any gas supplied to the internal combustion engine, in particular charge air, recirculated exhaust gas or a mixture of exhaust gas and charge air.
  • the gas channel can be made of plastic or metal, for example aluminum. In the present case of a gas cooler is mentioned, this does not exclude modes in which the heat exchanger is used to heat the gas.
  • the heat exchanger is designed as a soldered stack of flat tubes.
  • the first profile is formed on a side part that is soldered to one end of the stack.
  • Such side parts may consist of aluminum sheets and are often provided as a flat tube stack final sheets, for example, to protect the usually thin-walled outer flat tubes.
  • the flat tubes open on both sides in each case a collector, so that in a simple way a deflection of the fluid or a design as an I-flow exchanger is possible.
  • a front collector in the insertion direction is supported on one of the lateral openings opposite, the second opening of the gas channel.
  • at least one connection for the fluid can be formed at the front header be.
  • the heat exchanger has only one collector, wherein a deflection of the fluid takes place in each case within the flat tubes.
  • the ends of the flat tubes opposite the collector can be accommodated in a corresponding recess in the gas channel to avoid gas leakage currents.
  • a bottom of the heat exchanger may have an edge-side, in a preferred detail U-shaped profiling, wherein the profiling overlaps a projecting edge of the opening of the gas channel.
  • the profiling may also include a sealant, for example an O-ring seal.
  • an elastic sealing lip for abutment against the respective other profile is provided.
  • the sealing lip may be formed either as an insertable seal or as a one-piece molding of the gas channel.
  • the sealing lip may be formed as a sufficiently thin lug of the gas channel, wherein the gas channel is made of a suitable plastic. But it can also be a molded on the gas duct sealing lip, so that although a one-piece, but not uniform material shape is given.
  • the second profile is provided in a lower region of the gas channel in the direction of gravity, wherein the second profile forms a sump for receiving condensate.
  • the second profile forms a sump for receiving condensate.
  • the heat exchanger can be fixed by positive locking on the gas channel, in a particularly preferred embodiment by means of claws, Wellschlitzbördelung or snap-in joining technique.
  • the definition by latching has the advantage that a mounting is simple and safe and allows good maintenance access to the heat exchanger.
  • the gas channel is formed as a module of a modular system of standardized parts.
  • the gas cooler according to the invention can also comprise a further module of the modular system. This may preferably be a further, in particular identical gas cooler, so that different cooling capacities are provided by means of the same module.
  • the further module may also be a gas inlet housing or an intake pipe of the internal combustion engine.
  • the gas channel is formed as an intake pipe of the internal combustion engine, so that a connection to intake ports of the engine and the indirect gas cooling are given as a structural unit.
  • the in Fig. 1 Gas cooler shown comprises a housing formed as a gas channel 1 with an inlet opening 2 and an outlet opening 3 for flow with a gas flow in a flow direction S.
  • the gas is compressed by a turbocharger and mixed with recycled exhaust charge air for feeding to a (not shown) internal combustion engine.
  • an opening 4 is provided at a first parallel to the flow direction S extending side wall through which a heat exchanger 6 is inserted transversely to the flow direction in the gas channel 1.
  • the heat exchanger 6 passes through the gas channel 1 over its entire width.
  • a first collector 7 it is fixed in the region of the opening 4 and protrudes with a front end-side collector 8 in or through a second opening 5 of the gas channel, which is opposite to the first opening 4.
  • the front collector 8 has a box 9 with presently circular step 9a, against which a ring seal 10, by means of which the collector 8 is supported against the also circular second opening 5.
  • the front header 8 there are provided two ports 11, 12 for supplying and discharging a heat-carrying fluid of the heat exchanger, for example, a refrigerant of a low-temperature refrigerating cycle.
  • the terminals are formed in the present example only as circular holes, in the e.g. Plastic nozzle can be used. But it can also be provided soldered, welded or otherwise fastened ports of any design.
  • the heat exchanger 6 consists of a soldered block of flat tubes 13, between which respective layers of ribs 14 (in Fig. 4 only partially shown) are soldered flat and the ends each in passages of soils 15, 16 of the collector 7, 8 open.
  • the first, rear collector 7 has a hood-shaped box 17, which is soldered to an inner side of an upstanding profiling 18 of the bottom 15.
  • the profiling 18 is formed as a double bend, so that an outer region of the profiling 18 is formed as open in the insertion direction U and engages over a projecting edge 4a of the opening 4. For example, a seal may be inserted in this profiling.
  • the profiling 18 also has projections 19 (see Fig. 2 ) in the manner of a corrugated flare, by means of which a latching at the opening 4 of the gas channel 1 is achieved.
  • the projections 19 undercut an edge of the edge 4 a of the opening 4.
  • a first profile 20 is provided on the heat exchanger and a second profile 21 intermeshing therewith is provided on the gas channel 1.
  • the profiles 20, 21 each extend in the direction of insertion of the heat exchanger, in the present case perpendicular to the flow direction S of the gas flow.
  • the first profile 20 is designed as a multiple folding of a middle region of an aluminum sheet, which forms a soldered side part 22 of the stack of flat tubes 13.
  • the first profile 20 comprises two adjacent projecting beads 20a with an intermediate groove or bead 20b (see FIG Fig. 2 ).
  • the second profile 21 is formed in the gas channel 1, which is made as an injection molded part made of a plastic.
  • FIGS. 8 and 9 of the second embodiment which is identical with respect to the configuration of the profiles 20, 21 with the first embodiment. While in Fig. 8 the entire stack of flat tubes 13 and side parts 22 in the course of insertion into the gas channel is shown in FIG Fig. 9 to illustrate only a section of the lower side part shown in the lower area.
  • the second profile 21 is formed as a rectangular cross-section, groove-shaped recess in the side wall of the gas channel 1. In the middle of the rectangular groove 21 protrudes a central web 23, which engages in the bead 20b of the first profile 20. In this way, the two profiles 20, 21 are interlocked with each other.
  • sealing lips 24 are provided in the groove, which bear against the outer flanks of the two beads 20a.
  • the sealing lips 24 and the web 23 are integrally formed integrally with the gas channel material. It is understood that the sealing lips or a unit of sealing lips and web can also be an inserted seal made of an elastic material.
  • a pair of intermeshing profiles 20, 21 are present on each of the opposite side walls, so that on each side of a guide and seal when inserting the heat exchanger takes place.
  • one of the groove-shaped second profiles 21 is in each case arranged on a side wall of the gas channel 1 which is lower in terms of gravity, so that the groove also serves as a sump for collecting condensate accumulating on the heat exchanger.
  • the gas cooler 1, 6 is designed as a module of a modular system.
  • Fig. 4 shows a further embodiment in which a gas cooler according to the invention comprises a total of two identical gas cooler 1, 6 of the above embodiment, which are juxtaposed in the flow direction S.
  • a heat exchanger 6 is partially inserted only in one of the gas channels 1.
  • the inlet and outlet openings 2, 3 of a each gas channel standardized running, for example, with protruding edges 2a, 3a in the manner of groove 3a and spring 2a (see Fig. 1 ).
  • Fig. 5 to Fig. 9 show a further embodiment of the invention, which differs from the first embodiment by the construction of the heat exchanger 6.
  • the heat exchanger 6 has only a single collector 7, which essentially like the rear, first collector 7 after Fig. 1 is trained.
  • the two connections 11, 12 are provided for the fluid, so that within the collector also a partition wall (not shown) for dividing the collector into a leading and a return channel is provided.
  • a deflection of the formed as in the first example as a U-flow exchanger heat exchanger 6 takes place in each of the flat tubes 13 each at its opposite end of the collector 7.
  • the flat tubes 13 have a central separation in at least two parallel chambers in the form of a notch 25.
  • the notch 25 begins at the bottom 15 of the collector 7 and ends before an end-side reversal region 26, in which the fluid flows from the leading to the return channel.
  • the flat tubes 13 are made of a quasi-endless profile, wherein an end-side closure by an occlusive notch 27 takes place.
  • FIG. 10 shown end of the stack of flat tubes of the heat exchanger 6 is received in a closed recess 28 of the gas channel 1 of the second embodiment and optionally supported there on suitable structures.
  • the gas channel has no second opening (opening 5 in the first embodiment), which is opposite to the first opening 4.
  • the heat exchanger 6 is made as a total soldered in a brazing furnace block of flat tubes 13, ribs 14 and (at least one) collector 7 with box 17 and bottom 15.
  • This soldered block also includes the second collector 8.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Gaskühler für einen Verbrennungsmotor, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Aus der Praxis des Kraftfahrzeugbaus sind sogenannte indirekte Ladeluftkühler bekannt, die einen kühlmitteldurchströmten Wärmetauscher umfassen, der durch eine Öffnung in einen Ladeluftkanal eingeschoben ist. Der Wärmetauscher durchsetzt dabei den Ladeluftkanal und wird von der Ladeluft durchströmt. Die EP 1 830 048 A1 offenbart einen Ladeluftkühler nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Gaskühler für einen Verbrennungsmotor anzugeben, dessen Wärmetauscher besonders einfach montierbar ist.
  • Diese Aufgabe wird für einen eingangs genannten Gaskühler erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die miteinander verkämmenden Profile an dem Wärmetauscher und an dem Gaskanal wird ein genau positioniertes und geführtes Einschieben des Wärmetauschers ermöglicht. Zudem kann über die Profile zugleich eine gute Abdichtung gegen Leckströme in den Randbereichen des Wärmetauschers erreicht werden.
  • Unter einem Gasstrom im Sinne der Erfindung ist dabei jedes dem Verbrennungsmotor zugeführte Gas zu verstehen, insbesondere Ladeluft, rückgeführtes Abgas oder ein Gemisch aus Abgas und Ladeluft. Der Gaskanal kann dabei je nach vorgesehenen Temperaturen und Drücken aus Kunststoff oder Metall, zum Beispiel Aluminium, bestehen. Insofern vorliegend von einem Gaskühler die Rede ist, schließt dies nicht Betriebsarten aus, bei denen der Wärmetauscher zum Aufheizen des Gases Verwendung findet.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Wärmetauscher als verlöteter Stapel von Flachrohren ausgebildet, In besonders bevorzugter Detailgestaltung ist dabei das erste Profil an einem endseitig des Stapels verlöteten Seitenteil ausgeformt. Solche Seitenteile können etwa aus Aluminiumblechen bestehen und sind oft als einen Flachrohrstapel abschließende Bleche vorgesehen, zum Beispiel zum Schutz der meist dünnwandigen äußeren Flachrohre. Durch einfache Profilierung bzw. Umformung eines solchen Seitenteils kann somit ein erstes Profil im Sinne der Erfindung bereitgestellt werden.
  • Bei einer möglichen Ausführungsform der Erfindung münden die Flachrohre beidseitig in jeweils einem Sammler, so dass auf einfache Weise eine Umlenkung des Fluids oder auch eine Auslegung als I-Flow-Tauscher möglich ist. Bei einer vorteilhaften Detailgestaltung ist ein in der Einschubrichtung vorderer Sammler an einer der seitlichen Öffnung gegenüberliegenden, zweiten Öffnung des Gaskanals abgestützt. Insbesondere kann dabei zumindest ein Anschluss für das Fluid an dem vorderen Sammler ausgebildet sein. Insgesamt wird hierdurch eine große Flexibilität bei der Auslegung des Wärmetauschers bezüglich der Lage der Fluidanschlüsse und/oder der Auslegung des Durchströmungstyps (I-Flow oder U-Flow) erzielt.
  • Bei einer hierzu alternativen Ausgestaltung hat der Wärmetauscher nur einen Sammler, wobei eine Umlenkung des Fluids jeweils innerhalb der Flachrohre erfolgt. Bei einer solchen Ausführung, die mit besonders wenigen Bauteilen auskommt, können die dem Sammler gegenüberliegenden Enden der Flachrohre zur Vermeidung von Gas-Leckströmen in einer korrespondierenden Ausnehmung in dem Gaskanal aufgenommen sein.
  • Zur einfachen und kostengünstigen Verbindung von Wärmetauscher und Gaskanal kann ein Boden des Wärmetauschers eine randseitige, in bevorzugter Detailgestaltung U-förmige Profilierung aufweisen, wobei die Profilierung einen vorkragenden Rand der Öffnung des Gaskanals übergreift. In der Profilierung kann sich zudem ein Dichtmittel, zum Beispiel eine O-RingDichtung befinden.
  • Zur besonders gasdichten Führung und Dämpfung bzw. Abdichtung bei auftretenden Vibrationen ist in besonders bevorzugter Ausführungsform an zumindest einem der Profile, bevorzugt an dem zweiten Profil, eine elastische Dichtlippe zur Anlage an dem jeweils anderen Profil vorgesehen. Je nach Anforderungen kann die Dichtlippe entweder als einsetzbare Dichtung oder als einstückige Ausformung des Gaskanals ausgebildet sein. Im Fall der einstückigen Ausformung kann die Dichtlippe als ausreichend dünne Fahne des Gaskanals ausgeformt sein, wobei der Gaskanal aus einem geeigneten Kunststoff besteht. Es kann sich aber auch um eine an den Gaskanal angepritzte Dichtlippe handeln, so dass zwar eine einstückige, aber nicht materialeinheitliche Ausformung gegeben ist.
  • Allgemein bevorzugt ist das zweite Profil in einem in Schwerkraftrichtung unteren Bereich des Gaskanals vorgesehen, wobei das zweite Profil einen Sumpf zur Aufnahme von Kondensat ausbildet. Hierdurch werden mehrere Funktionen in dem zweiten Profil zusammengefasst.
  • Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist der Wärmetauscher durch formschlüssige Verrastung an dem Gaskanal festlegbar, in besonders bevorzugter Ausführung mittels Krallen, Wellschlitzbördelung oder Einrast-Fügetechnik. Allgemein hat die Festlegung durch Verrastung den Vorteil, dass eine Montage einfach und sicher ist sowie einen guten Wartungszugang zu dem Wärmetauscher erlaubt.
  • Bei einer möglichen Weiterbildung der Erfindung ist der Gaskanal als Modul eines Baukastensystems aus standardisierten Teilen ausgebildet. Auf diese Weise können größere Stückzahlen des gleichen Moduls hergestellt werden. Der erfindungsgemäße Gaskühler kann dabei zudem ein weiteres Modul des Baukastensystems umfassen. Dabei kann es sich bevorzugt um einen weiteren, insbesondere baugleichen Gaskühler handeln, so dass unterschiedliche Kühlleistungen mittels desselben Moduls bereitgestellt werden. Alternativ dazu kann das weitere Modul auch ein Gas-Eintrittsgehäuse oder ein Ansaugrohr des Verbrennungsmotors sein.
  • Alternativ oder ergänzend ist der Gaskanal als Ansaugrohr des Verbrennungsmotors ausgebildet, so dass ein Anschluss an Einlasskanäle des Motors sowie die indirekte Gaskühlung als bauliche Einheit gegeben sind.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben und anhand der anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
    • Fig. 1
    zeigt zwei räumliche Ansichten eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Gaskühlers.
    Fig. 2
    zeigt zwei räumliche Ansichten eines Wärmetauschers des Gaskühlers aus Fig. 1.
    Fig. 3
    zeigt eine Schnittansicht durch den Gaskühler aus Fig. 1.
    Fig. 4
    zeigt eine räumliche Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung.
    Fig.5
    zeigt zwei räumliche Ansichten eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Gaskühlers.
    Fig. 6
    zeigt eine räumliche Ansicht des Gaskühlers aus Fig. 5 mit teilweise herausgezogenem Wärmetauscher.
    Fig. 7
    zeigt den Wärmetauscher aus Fig. 6.
    Fig. 8
    zeigt eine aufgeschnittene räumliche Teilansicht des Gaskühlers aus Fig. 5.
    Fig. 9
    zeigt eine weitere aufgeschnittene räumliche Teilansicht des Gaskühlers aus Fig. 5.
    Fig. 10
    zeigt eine Detaildarstellung eines Endes von Flachrohren des Wärmetauschers aus Fig. 7
  • Der in Fig. 1 gezeigte Gaskühler umfasst einen als Gehäuse ausgeformten Gaskanal 1 mit einer Eintrittsöffnung 2 und einer Austrittsöffnung 3 zur Durchströmung mit einem Gasstrom in einer Strömungsrichtung S. Bei dem Gas handelt es sich um durch einen Turbolader komprimierte und mit rückgeführtem Abgas vermischte Ladeluft zur Zuführung zu einem (nicht dargestellten) Verbrennungsmotor.
  • In dem Gaskanal 1 ist an einer ersten parallel zu der Strömungsrichtung S verlaufenden Seitenwand eine Öffnung 4 vorgesehen, durch die ein Wärmetauscher 6 quer zu der Strömungsrichtung in den Gaskanal 1 eingeschoben ist. Der Wärmetauscher 6 durchgreift den Gaskanal 1 auf seiner gesamten Breite. Mit einem ersten Sammler 7 ist er im Bereich der Öffnung 4 festgelegt und ragt mit einem vorderen endseitigen Sammler 8 in bzw. durch eine zweite Öffnung 5 des Gaskanals, die der ersten Öffnung 4 gegenüberliegt.
  • Der vordere Sammler 8 hat einen Kasten 9 mit vorliegend kreisrunder Abstufung 9a, an der eine Ringdichtung 10 anliegt, mittels derer der Sammler 8 gegen die ebenfalls kreisrunde zweite Öffnung 5 abgestützt ist.
  • In dem vorderen Sammler 8 sind zwei Anschlüsse 11, 12 zur Zuführung und Abführung eines wärmeführenden Fluids des Wärmetauschers, zum Beispiel Kühlmittel eines Niedertemperatur-Kühlkreislaufs, vorgesehen. Die Anschlüsse sind im vorliegenden Beispiel nur als kreisrunde Löcher ausgebildet, in die z.B. Kunststoffstutzen eingesetzt werden können. Es können aber auch angelötete, angeschweißte oder sonst wie befestigte Anschlüsse beliebiger Bauform vorgesehen sein.
  • Der Wärmetauscher 6 besteht aus einem verlöteten Block aus Flachrohren 13, zwischen denen jeweils Lagen von Rippen 14 (in Fig. 4 nur teilweise dargestellt) flächig verlötet sind und die endseitig jeweils in Durchzügen von Böden 15, 16 der Sammler 7, 8 münden.
  • Der erste, hintere Sammler 7 hat einen haubenförmigen Kasten 17, der an einer Innenseite einer aufkragenden Profilierung 18 des Bodens 15 verlötet ist. Die Profilierung 18 ist als doppelte Umbiegung ausgebildet, so dass ein äußerer Bereich der Profilierung 18 als in Einschubrichtung offenes U ausgeformt ist und einen vorkragenden Rand 4a der Öffnung 4 übergreift. In diese Profilierung kann zum Beispiel eine Dichtung eingelegt sein.
  • Die Profilierung 18 hat zudem Vorsprünge 19 (siehe Fig. 2) nach Art einer Wellschlitz-Bördelung, mittels derer eine Verrastung an der Öffnung 4 des Gaskanals 1 erzielt wird. Dabei hinterschneiden die Vorsprünge 19 eine Kante des Randes 4a der Öffnung 4.
  • Zur Verbesserung der Montage und Abdichtung ist an dem Wärmetauscher ein erstes Profil 20 und an dem Gaskanal 1 ein damit verkämmendes zweites Profil 21 vorgesehen. Die Profile 20, 21 erstrecken sich dabei jeweils in der Einschubrichtung des Wärmetauschers, vorliegend senkrecht zu der Strömungsrichtung S das Gasstroms.
  • Das erste Profil 20 ist als mehrfache Faltung eines mittleren Bereichs eines Aluminiumblechs ausgebildet, das ein verlötetes Seitenteil 22 des Stapels von Flachrohren 13 ausbildet. Im Querschnitt umfasst das erste Profil 20 zwei benachbarte, vorstehende Wülste 20a mit einer dazwischen liegenden Rille bzw. Sicke 20b (siehe Fig. 2).
  • Das zweite Profil 21 ist in dem Gaskanal 1 ausgebildet, der als Spritzgussteil aus einem Kunststoff hergestellt ist. Hierzu wird auf Fig. 8 und Fig. 9 des zweiten Ausführungsbeispiels verwiesen, das bezüglich der Ausgestaltung der Profile 20, 21 mit dem ersten Ausführungsbeispiel identisch ist. Während in Fig. 8 der gesamt Stapel aus Flachrohren 13 und Seitenteilen 22 im Zuge des Einschiebens in den Gaskanal gezeigt ist, ist in Fig. 9 zur Veranschaulichung nur im unteren Bereich ein Ausschnitt des unteren Seitenteils dargestellt.
  • Das zweite Profil 21 ist als im Querschnitt rechteckige, nutförmige Ausnehmung in der Seitenwand des Gaskanals 1 ausgeformt. In der Mitte der rechteckigen Nut 21 ragt ein zentraler Steg 23 vor, der in die Sicke 20b des ersten Profils 20 eingreift. Auf diese Weise sind die beiden Profile 20, 21 miteinander verkämmt.
  • Zur spielfreien Führung und verbesserten Abdichtung gegen seitliche Leckströme des Gases sind in der Nut zudem zwei elastische Dichttippen 24 vorgesehen, die an den äußeren Flanken der beiden Wülste 20a anliegen. Die Dichtlippen 24 und der Steg 23 sind materialeinheitlich einstöckig mit dem Gaskanal ausgeformt. Es versteht sich, dass es sich bei den Dichtlippen oder einer Einheit aus Dichtlippen und Steg auch um eine eingesetzte Dichtung aus einem elastischen Material handeln kann.
  • Bei den vorliegenden Ausführungsbeispielen sind an jeder der gegenüberliegenden Seitenwänden jeweils ein Paar von kämmenden Profilen 20, 21 vorhanden, so dass auf jeder Seite eine Führung und Abdichtung beim Einsetzen des Wärmetauschers erfolgt. Bezüglich der Orientierung im Raum ist dabei eines der nutförmigen zweiten Profile 21 jeweils an einer bezüglich der Schwerkraft unteren Seitenwand des Gaskanals 1 angeordnet, so dass die Nut zugleich als Sumpf zur Sammlung von etwa an dem Wärmetauscher anfallenden Kondensat dient.
  • Es können im Bereich des zweiten Profils entsprechende Öffnungen zur Abführung oder Absaugung des Kondensats vorgesehen sein (nicht gezeigt). Je nach Auslegung und Betrieb des Gaskühlers ist eine solche externe Kondensatabführung aber nicht notwendig, da das Kondensat auch wieder in den Gasstrom verdampfen kann.
  • Der Gaskühler 1, 6 ist als Modul eines Baukastensystems ausgelegt. Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem ein erfindungsgemäßer Gaskühler insgesamt aus zwei identischen Gaskühlern 1, 6 des vorstehenden Ausführungsbeispiels besteht, die in Strömungsrichtung S aneinandergesetzt sind. Aus Gründen der Veranschaulichung ist nur in einem der Gaskanäle 1 ein Wärmetauscher 6 teilweise eingeschoben. Zur einfachen Kombination der Module 1 sind die Eintritts- und Austrittsöffnungen 2, 3 eines jeweiligen Gaskanals standardisiert ausgeführt, zum Beispiel mit vorkragenden Rändern 2a, 3a nach Art von Nut 3a und Feder 2a (siehe Fig. 1).
  • Fig. 5 bis Fig. 9 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem ersten Ausführungsbeispiel durch die Konstruktion des Wärmetauschers 6 unterscheidet. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel hat der Wärmetauscher 6 nur einen einzigen Sammler 7, der im Wesentlichen wie der hintere, erste Sammler 7 nach Fig. 1 ausgebildet ist.
  • Allerdings sind in dem Sammler 7 des zweiten Ausführungsbeispiels die beiden Anschlüsse 11, 12 für das Fluid vorgesehen, so dass innerhalb des Sammlers zudem eine Trennwand (nicht dargestellt) zur Aufteilung des Sammlers in einen hinführenden und einen rückführenden Kanal vorgesehen ist.
  • Eine Umlenkung des wie im ersten Beispiel als U-flow-Tauscher ausgebildeten Wärmetauschers 6 erfolgt in jedem einzelnen der Flachrohre 13 jeweils an seinem dem Sammler 7 gegenüberliegenden Ende. Hierzu (siehe insbesondere Fig. 10) haben die Flachrohre 13 eine mittige Trennung in zumindest zwei parallele Kammern in Form einer Einkerbung 25. Die Einkerbung 25 beginnt bei dem Boden 15 des Sammlers 7 und endet vor einem endseitigen Umkehrbereich 26, in dem das Fluid von dem hinführenden zum rückführenden Kanal strömt. Die Flachrohre 13 sind aus einem quasi-endlosen Profil gefertigt, wobei ein endseitiger Verschluss durch eine verschließende Einkerbung 27 erfolgt.
  • Das in Fig. 10 gezeigte Ende des Stapels von Flachrohren des Wärmetauschers 6 ist in einer geschlossenen Ausnehmung 28 des Gaskanals 1 des zweiten Ausführungsbeispiels aufgenommen und dort gegebenenfalls an geeigneten Strukturen abgestützt. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispie! hat der Gaskanal keine zweite Öffnung (Öffnung 5 im ersten Ausführungsbeispiel), die der ersten Öffnung 4 gegenüberliegt.
  • Hinsichtlich der Festlegung der Verrastung bzw. Festlegung des Wärmetauschers 6 und der Ausformung des Bodens 15 sowie der Ausformung der ersten und zweiten Profile 20, 21 sind die Ausführungsformen nach Fig. 1 und nach Fig. 5 identisch.
  • Bei jeden der Ausführungsbeispiele ist der Wärmetauscher 6 jeweils als insgesamt in einem Lötofen verlöteter Block aus Flachrohren 13, Rippen 14 und (zumindest einem) Sammler 7 mit Kasten 17 und Boden 15 hergestellt. Im Fall des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 umfasst dieser verlötete Block zudem noch den zweiten Sammler 8.
  • Es versteht sich, dass die einzelnen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele je nach Anforderungen sinnvoll miteinander kombiniert werden können.

Claims (12)

  1. Ladeluftkühler für einen Verbrennungsmotor, umfassend einen Ladeluftkanal (1) zur Durchströmung mit einem dem Verbrennungsmotor zugeführten Ladeluftstrom in einer Strömungsrichtung (S), und einen in den Ladeluftkanal (1) durch eine seitliche Öffnung (4) in einer Einschubrichtung eingesetzten Wärmetauscher (6), wobei der Wärmetauscher von einem Fluid zur Kühlung des Ladeluftstroms durchströmbar ist, wobei an zumindest einer Seite des Wärmetauschers (6) ein in der Einschubrichtung verlaufendes erstes Profil (20) ausgebildet ist, das mit einem an dem Ladeluftkanal (1) vorgesehenen zweiten Profil (21) verkämmt, der Wärmetauscher durchsetzt den Ladeluftkanal und wird von der Ladeluft durchströmt, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (6) als verlöteter Stapel von Flachrohren (13) ausgebildet ist, wobei das erste Profil (20) an einem endseitig des Stapels (13) verlöteten Seitenteil (22) ausgeformt ist.
  2. Ladeluftkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachrohre (13) beidseitig in jeweils einem Sammler (7, 8) münden, wobei insbesondere ein in der Einschubrichtung vorderer Sammler (8) an einer der seitlichen Öffnung (4) gegenüberliegenden, zweiten Öffnung (5) des Ladeluftkanals (1) abgestützt ist.
  3. Ladeluftkühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Anschluss (11, 12) für das Fluid an dem vorderen Sammler (8) ausgebildet ist.
  4. Ladeluftkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (6) nur einen Sammler (7) aufweist, wobei eine Umlenkung des Fluids jeweils innerhalb der Flachrohre (13) erfolgt.
  5. Ladeluftkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Boden (15) des Wärmetauschers eine randseitige, insbesondere U-förmige Profilierung (18) aufweist, wobei die Profilierung (18) einen vorkragenden Rand (4a) der Öffnung (4) des Ladeluftkanals (1) übergreift.
  6. Ladeluftkühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einem der Profile (20, 21), insbesondere dem zweiten Profil (21), eine elastische Dichtlippe (24) zur Anlage an dem jeweils anderen Profil (20, 21) vorgesehen ist.
  7. Ladeluftkühler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippe (24) entweder als einsetzbare Dichtung oder als einstückige Ausformung des Ladeluftkanals (1) ausgebildet ist.
  8. Ladeluftkühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Profil (21) in einem in Schwerkraftrichtung unteren Bereich des Ladeluftkanals (1) vorgesehen ist, so dass das zweite Profil (21) einen Sumpf zur Aufnahme von Kondensat ausbildet.
  9. Ladeluftkühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (6) durch formschlüssige Verrastung an dem Ladeluftkanal (1) festlegbar ist, insbesondere mittels Krallen, Wellschlitzbördelung (19) oder Einrast-Fügetechnik.
  10. Ladeluftkühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladeluftkanal (1) als Modul eines Baukastensystems aus standardisierten Teilen ausgebildet ist.
  11. Ladeluftkühler nach Anspruch 10, ferner umfassend ein weiteres Modul des Baukastensystems, wobei insbesondere das weitere Modul als weiterer, insbesondere baugleicher Ladeluftkühler (1, 6), als Ladeluft-Eintrittsgehäuse oder als Ansaugrohr des Verbrennungsmotors ausgebildet ist.
  12. Ladeluftkühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladeluftkanal (1) als Ansaugrohr des Verbrennungsmotors ausgebildet ist.
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